Оценка воздействия сточных вод очистных сооружений на реке Волга методом биотестирования

19(20,21) Интенсивность размножения  дафний понижается, среднее число яиц на самку 3-7. Дафнии бледнеют (1-2 балла), исчезают капли жира. Понижено наполнение кишечника......……………………………………………………………………….......……..22

20(19,21) Окраска тела дафний умеренная  (2-3 балла) Капли жира имеются.  Наполнение кишечника 4-5 баллов. Средняя интенсивность размножения 18-40 яиц на самку......……………………………………………………………………....................……...24

21(19,20) Окраска тела дафний яркая  (4-5 баллов).......…………………….….........27

22(23) Случаев гибели яиц в выводковых  камерах нет. Вода для опытов взята с олигосапробно-мезосапробного участка водоема. В опыты вносится не достаточно корма.

23(22) В выводковых камерах часть  яиц гибнет (яйца иногда заметно  увеличиваются в размерах) и часто  в выводковых камерах одновременно  присутствуют яйца и зародыши. Действие небольших концентраций солей тяжелых металлов. Иногда, это действие ухудшения условий среды и причины неясны.

24(25,26) В выводковых камерах все  яйца развиваются нормально. Иногда  на дафниях появляются эпибионты  из водорослей (особенно в опытах с водой из природных водоемов, взятой в летнее время). Вода для опыта взята с b - мезосапробного участка водоема. В опыт внесено оптимальное количество корма.

25(24,26) У дафний в выводковых  камерах часть яиц гибнет и  прекращает развиваться, или часть их развивается без линек эмбрионов. После вымета нормально развитой молоди такие яйца сбрасываются на дно сосуда, часть их остается в выводковых камерах сброшенных шкурок. Действие небольших концентраций циклических соединений. В лабораторных опытах может быть следствием того, что дафниям в корм дается пожелтевшая культура водорослей.

26(24,25) У дафний отмирает часть  яиц в выводковых камерах. На  дафниях обрастания из бактерий, грибков и сувоек. Иногда резорбция  яиц в гонадах. Вода для опыта  взята с ba - мезосапробного участка водоема. Небольшой перекорм.

27(28) Обрастаний на дафниях нет,  может даже быть довольно много  капель жира. Функции размножения  не нарушены. В среде пониженное  содержание растворенного кислорода  (2-3 мг/л).

Параллельно с данными опытами проводились наблюдения состояния дафний в отстоянной водопроводной воде (контроле) для сравнения полученных результатов. Для  количественной оценки  токсичности проб воды применялась четырехбальная система Н.С. Строганова (1971) (Таблица № 5).       Таблица 5

Шкала токсичности по Н.С. Строганова

Количественная оценка      (балл)	Продолжительность жизни 50%дафний (дни)	Оценка токсичности
1	до 20	Слабая токсичность или ее отсутствие
2	до  10	Средняя токсичность
3	до   5	Сильная токсичность
4	до   2	Весьма сильная токсичность

 

Результаты токсикологических  исследований были статистически обработаны. Произведена оценка достоверности различий величин выживаемости дафний в контроле и в пробах. Определение достоверности отклонения осуществлялось методами вариационной статистики. При этом вычислялись:

1. Среднеарифметическое значение  показателя М по формуле

 

где  åV сумма показателей выживаемости в пробах в каждой повторности

 

2.Ошибка среднего арифметического  m по формуле

где– s квадратичное отклонение по формуле:

С- дисперсия, или сумма квадратов  центральных отклонений, т.е. квадратов  разности каждой даты и среднеарифметической по формуле:

 

3. Критерий достоверности  различий td:

 

где М₁ и М₂ – сравниваемые средние величины, m₁ и m₂ – ошибки  среднего арифметического

Критерий достоверности сравнивается со стандартным значением  критерия Стьюдента. В данном случае  различия достоверны, если критерий достоверности больше чем 2,78 при уровне значимости Р = 0,95 и степени свободы v =n₁+n₂-2.

 

 

 

 

4. Результаты  исследований

4.1. Оценка качества  воды в районе сброса сточных  вод

 с очистных  сооружений 

 

В период с 18.10.01. по 5.11.01 нами были проведены токсикологические исследования качества поверхностных вод р. Волги в районе сброса очищенных сточных вод очистных сооружений г. Волжска.

 

При обследовании района сброса сточных  вод городских очистных сооружений было обнаружено, что стоки от ОС поступают в р. Волгу по двум трубопроводам: с ОС №1 (длина 800м) и ОС№2(длина1500м). В местах рассеянного сброса сточных вод в реку Волгу  были отобраны пробы воды №2 и №6 с ОС №1 и №2 соответственно. Коллектор городских очистных сооружений №2, проложенный под землей, во многих местах имеет повреждения, стоки просачиваются сквозь грунт, а затем поступают в реку. При соединении стоков с речной водой наблюдается их интенсивное перемешивание, независимо от того, где это происходит - у берега (пробы №4, 5), или под водой (пробы №2, 3, 6). Кроме этого, были взяты пробы воды выше сброса городских очистных сооружений (проба №1), а также проба неразбавленных стоков очистных сооружений (проба №7).

 

При оценке качества воды исследуемого района методом биотестирования, нами был поставлен хронический токсикологический опыт по методике Л. А. Лесникова на широко применяемом тест - объекте Daphnia magna. В ходе эксперимента в сточных водах и контрольной пробах велась регистрация следующих показателей: выживаемость, плодовитость, физиологическое состояние и рост (количество линек) дафний.

 

Срок проведения опыта по методике Л. А. Лесникова – 10-15- суток. Наш опыт длился 18 суток. Значения показателя выживаемости  дафний (в %) представлены в таблице № 6.

 

 

 

 

 

 Таблица №6

Выживаемость дафний в % в течение  хронического опыта

Дата наблюдения	18.ок	20.окт	22.окт	24.окт	26.окт	28.окт	30.окт	01.ноя	05.ноя
Контроль	100+0	100+0	100+0	100+0	100+0	100+0	100+0	100+0	94,43+6,8
проба №1	100+0	94,43+6,8	88,89+13,	83,3+11,7	83,3+11,7	61,1+6,82	50+0	44,43+6,8	38,87+6,8
проба №2	100+0	88,87+6,8	88,87+6,8	83,3+0	77,76+6,7	61,1+6,81	33,3+0	33,3+0	33,3+0
проба №3	100+0	100+0	100+0	94,4+6,82	94,4+6,82	94,4+6,82	77,76+6,7	77,76+6,7	66,6+11,7
проба №4	100+0	94,43+6,8	88,89+13,61	88,89+13,61	88,89+13,61	83,32+11,61	77,76+6,7	66,67+0	33,32+11,79
проба №5	100+0	100+0	94,43+6,8	88,87+6,8	88,87+6,8	77,76+6,7	77,76+6,7	77,76+6,7	72,2+13,5
проба №6	100+0	94,4+6,82	94,4+6,82	94,4+6,82	94,4+6,82	94,4+6,82	88,87+6,8	88,87+6,8	77,76+6,7
проба №7	100+0	94,43+6,8	94,43+6,8	94,43+6,8	94,43+6,8	83,3+0	72,2+13,5	61,1+13,5	61,1+13,5

 

По данным таблицы был  построен график (рис.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3 Выживаемость  дафний в %, в  течение опыта

Как видно из графика, в пробе воды взятой выше сброса сточных вод очистных сооружений (проба №1) гибель 50 % дафний наступала только на 12 сутки опыта. По таблице Н.С. Строганова данную пробу относят к категории с "весьма слабой токсичностью, или её отсутствием ", а по определительной таблице Лесникова к "воде взятой с олигосапробного участка водоёма", то есть низким уровнем обеспеченности органическими веществами. Действительно, дафнии в конце опыта имели все признаки голодания: снизился балл окраски тела, количество яиц в выводковой камере к концу опыта уменьшилось до 0, степень наполнения кишечника упала до 1 балла.

Подобная картина наблюдалась  в пробе воды №2. Различия между  величинами выживаемости дафний в данных пробах недостоверны т.к. t_d равен 2,2

В пробе воды №3 (над коллектором, ближе к берегу) гибель 20%дафний наступала только на 15 сутки и к концу опыта составила 66,7%. В течение опыта дафнии имели хорошо наполненный кишечник. Погибшие особи имели следующие симптомы гибели: мутный фильтровальный аппарат, кишечник, наполненный содержимым коричневого цвета и имеющий волнообразную форму, тело дафнии, покрытое обрастаниями. По определительной таблице Л. А. Лесникова вода пробы №3 относится к мезосапробному участку водоема.

 Подобная картина наблюдалась  и в пробах воды №5. Все эти пробы были взяты в местах над разрушенными участками коллектора, где наблюдалось интенсивное перемешивание стоков с природными водами.

В отличие от пробы №2, взятой в  месте с достаточно сильным течением, в точках отбора проб №3, 5, 6 течение  отсутствовало, что являлось причиной повышенного содержания органических и взвешенных веществ в пробах.

В пробе воды №4 в течение 15 суток  погибло 20% дафний, а затем в течение 3 суток выживаемость дафний резко  сократилась и достигла 33,3%. Возможно здесь действовало несколько факторов. Погибшие особи имели следующие признаки гибели: фильтрационный  аппарат забит сгустками, наполненность кишечника оценивалась в 2 балла, тело дафнии имело значительные обрастания.

Подобная картина гибели планктонных  организмов описана в статье Брагинского Л.П. "Основные закономерности реакции пресноводного планктона на действие токсикантов": «Опасность для зоопланктона органических веществ часто обусловлена не токсичностью, а механическим засорением фильтрационного аппарата крупнодисперсионными частицами, утяжелением тела, а также стимуляцией размножения некоторых мелких протококковых водорослей, оседающих на теле и антеннах ракообразных, что ведет к оседанию на дно, прекращению питания и гибели их от голода» [2]. Всё это говорит о повышенном содержании в пробе №4 органических и взвешенных веществ, которое оказывает влияние на выживаемость дафний.

Проба №6 была взята с места сброса очистных сооружений №1. Показатель выживаемости дафний на конец опыта статистически  не отличался от выживаемости в пробах воды №5,7. Таким образом, вода на данном участке водоема по определительной таблице Л.А. Лесникова относится к мезосапробной зоне.

В пробе воды №7(очищенные сточные  воды очистных сооружений) выживаемость дафний на конец опыта составила 61,1%. Вода в данной пробе относится по таблице Строганова к категории "весьма слабая токсичность или отсутствие её". Симптомы гибели погибших особей такие же, что и в пробах №3,6,5.

Таким образом, взятые пробы воды в  районе сброса сточных вод очистных сооружений не обладают острой токсичностью. Однако в пробах воды № 3,4,5,6,7, наблюдалось хроническое действие повышенного содержания органического вещества. Проба воды №2, взятая на месте сброса сточных вод очистных сооружений отличается по качеству от остальных вследствие наличия довольно сильного течения в месте отбора, которое способствует разбавлению сточных вод и снижению их токсичности.

Значения критерия достоверности  различий между контролем и тестируемыми пробами приведены в таблице  № 7.

Таблица №7

Значения критерия достоверности  разности между величинами выживаемости дафний в контроле и пробах воды в конце опыта. 

Критерий достоверности разности	Проба №1	Проба№2	Проба№3	Проба№4	Проба№5	Проба№6	Проба№7
td	5,76	8,97	3,46	4,49	1,46	1,73	2,19

Таким образом, различия между величинами выживаемости дафний в контроле и  пробами воды №1,2,3,4 на конец опыта  статистически достоверны, а в  пробах №5,6,7 – не достоверны.

Нами был произведен анализ плодовитости дафний в течение опыта. Было вычислено  среднее количество молоди в пересчете на одну особь в течение всего опыта (М). Данные приведены в таблице №8.

Средняя плодовитость дафний в исследуемых  пробах воды.  Таблица №8

Ср. кол-во молоди на 1 особь	Контроль	Проба№1	Проба№2	Проба№3	Проба№4	Проба№5	Проба№6	Проба№7
М	0,513	0,319	0,023	0,058	0,55	0,02	0,004	0,085

По данным таблицы построена  диаграмма (Рис.4)